上海市张马泵站工程BIM技术应用

上海市张马泵站工程BIM技术应用(一)项目概况张马泵站工程位于上海市青浦区东泖河东岸的西长港支河口上，现状张马套闸南侧，是青松片区外围一座排涝及引水调度双向功能的综合性泵站，其总投资14845万元，建设规模为双向引排水60m³/s。本次新建张马泵站工程主要功能是防洪排涝，同时兼顾改善水环境。工程建成后与其他主要泵站共同发挥作用，将青松片除涝标准提高到20年一遇。同时，解决青松大控制片受太湖、江苏淀泖区洪水和黄浦江潮水的威胁。该项目是上海市水务海洋局十二五重大水利工程建设项目，由上海市堤防（泵闸）设施管理处负责建设，经过招投标，确定了设计单位为上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，施工单位为上海市水利工程集团有限公司，目前工程已经完成施工图设计工作，正处于现场施工阶段。(二)BIM技术应用概况BIM技术的推广已成为工程技术发展必然的趋势。目前BIM在国内建筑行业已全面铺开，但在水利行业的应用尚处于起步阶段，仅有屈指可数的几座大型水电站采用了BIM进行规划设计。而从行业特性来看，水利行业具有大型化、多异形构建、设备装卸复杂、运行管理复杂等特点，且水利项目往往关系到民生，关系到社会安全，重要性十分突出。而利用BIM技术正是能够更好地进行复杂结构的设计，设备装卸模拟及实时运维管理。由此可见水利行业能从BIM技术中获得更多的益处。张马泵站工程由于其重要性及结构复杂性，正适合作为水利行业BIM应用的试点项目。为此上海市水务局高度重视BIM技术的应用，为推广BIM技术在上海市水务行业的应用，明确了由上海市堤防（泵闸）设施管理处牵头、上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司及上海市水利工程集团有限公司配合开展张马泵站的BIM应用工作。在设计阶段，设计团队建立了设计三维模型，在此基础上进行设计优化，使项目在各专业协同工作中的沟通、讨论、决策在三维模型的状态下进行，并对工艺进1行合理性优化，为后续冲突检测及三维管线综合等提供模型依据；此外，通过BIM模型，进行了虚拟仿真漫游，通过漫游、动画的形式提供身临其境的视觉、空间感受，及时发现不易察觉的设计缺陷或问题，减少损失；最后，实现了施工图纸直接利用模型生成，重要结构模板图应达到100%由模型直接生成，提高出图质量。在施工阶段，复用设计BIM模型，结合施工方进度计划进行了4D施工模拟，协调各方优化时间安排，根据模拟结果指导现场施工；并且构建设备与材料管理模型，在施工实施过程中，不断完善模型构件的产品信息及施工、安装信息；最后在施工过程中，在BIM模型中输入主要工艺、电气设备的必要信息，如设备名称、制造商、型号、用途等，为后续运维管理打下一定的基础。本次BIM设计工作以二次建模为主。在方案阶段已确定的主要结构基本尺度和位置的基础上，采用二次建模可较快速的完成主要构件的模型搭建。在此基础上完成其它构件及细部结构深化设计。设计阶段内的数据传递、交换及共享以AutodeskRevit平台提供的工作集协作功能为基础，根据不同专业、不同人员拆分工作集。专业负责人对各专业模型工作集拥有最高权限，其它人员对其负责的模型具有借用权限。在建模需要使用本专业间其它人员所建模型或其它专业的模型时，需向本专业或其它专业负责人申请权限。为保证模型数据能够在不同阶段、不同主体之间进行有效传递，将根据合同的方式进行明确与约定，确定模型从设计向施工的传递。在施工阶段，复用设计单位提供BIM模型，避免了重复建模，减少了不必要的工作量，并通过AutodeskRevit、AECOSimBuildingDesigner等软件进行施工进度、质量、费用等内容的管理。整个工程的BIM应用在BentlyProjectWise协同平台上进行，由设计单位负责提供及维护张马泵站的BIM模型数据；施工单位根据施工需要使用模型文件，并在施工过程中不断进行模型信息的语义丰富；建设单位负责总体协调，并制定协同规则，规范化其余单位的BIM应用操作。(三)BIM技术应用成果与特色初步设计阶段参照《2017上海市建筑信息模型技术应用指南》，结合本工程实际情况，完成了张马泵站的初步设计及施工图设计阶段的BIM应用。主要应用成果如下：2（1）工程场地模型创建通过地形测绘、地质勘查资料，建立张马泵站的场地三维模型，不仅可以作为可视化和表现现有场地条件的有力工具，为后期构筑物模型布置提供地形基础的，也可以为土方量的精确计算提供模型支持；此外，可对场地提供更为客观科学的分析基础，优化方案阶段的设计成果。图1现状地形模型搭建图2工程地质模型及基坑开挖模型通过工程场地模型的创建，本项目快速精确地统计出了工程的开挖土方量，与实际开挖方量的误差仅为1.78%，极大提高了算量的速度与准确性。（2）各专业初步设计BIM模型在结合工程实际情况的基础上，根据《2017上海市建筑信息模型技术应用指南》规定，并参考其他相关专业的BIM标准，在指南原有内容上增加了水工、水机等专业内容的初步设计阶段的模型深度及交付物要求，我方完成了所有专业的初步设计BIM模型。图3水工专业初步设计BIM模型图4泵室水机、金结及电气初步设计BIM模型表1张马泵站初步设计阶段各专业模型内容及基本信息要求34专业模型内容基本信息建筑主要建筑构造部件的基本尺寸、位置：非承重墙、门窗（幕墙）、楼梯、阳台、台阶等；主要建筑装饰构件的大概尺寸（近似形状）、位置：栏杆、扶手等。增加主要建筑构件材料信息。结构基础的基本尺寸、位置：桩基础、筏形基础、独立基础等；混凝土结构主要构件的基本尺寸、位置：柱、梁、剪力墙、楼板等；主要结构洞大概尺寸、位置。主要结构构件材料信息。水工主要构件的精确尺寸和位置：主要包括泵室、内外河消力池、内外河海漫段及反滤垫层等各构件；各构件的主要钢筋位置和尺寸：主要包括泵室底板、侧墙、流道、竖井、内外河消力池、海漫段翼墙等；二次浇注、止水结构及预留孔洞的大致尺寸和位置主要结构构件材料信息。桥梁主要构件的精确尺寸和位置：主要桩、桥台、桥墩、梁、板等；各构件的主要钢筋位置和尺寸：主要包括桥台、桥墩、梁、板等。主要结构构件材料信息。水机主泵及辅助设备的大致形状和精确位置：主泵、供水泵、检修泵、渗漏泵、起重机等；各构件之间水管、阀门、传感器位置和尺寸。主要构件参数；主要构件材料信息：管径、数量、长度等。金结主要设备尺寸、外形、定位：工作闸门、事故闸门、检修闸门、拦污栅、启闭机、清污机、皮带机；辅助设备尺寸、外形、定位：液压泵站、油管主要设备产品信息：主要技术参数、材料、规格、型号；电气主要设备的基本尺寸、位置：机柜、配电箱、变压器、发电机等；其他设备的大概尺寸（近似形状）、位置：照明灯具、视频监控、报警器、警铃、探测器等。系统信息：负荷容量、控制方式等；设备信息：主要性能数据、规格信息等；电缆信息：材质、型号等。给排水主要设备的基本尺寸、位置：锅炉、冷冻机、换热设备、水箱水池等；主要构筑物的大概尺寸、位置：闸门井、水表井、检查井等；主要干管的基本尺寸、位置；主要附件的大概尺寸（近似形状）、位置：阀门、计量表、开关等。系统信息：水质、水量等；设备信息：主要性能数据、规格信息等；管道信息：管材信息等。暖通主要设备的基本尺寸、位置：冷水机组、新风机组、空调器、通风机、散热器等；主要管道、风道干管的基本尺寸、位置，及主要风口位置；主要附件的大概尺寸（近似形状）、位置：阀门、计量表、开关、传感器等。系统信息：热负荷、冷负荷、风量、空调冷热水量等基础信息；设备信息：主要性能数据、规格信息等；管道信息：管材信息及保温材料等。景观主要景观小品、路面铺装的精确位置及大概尺寸；植物的大致形状及位置铺装材料信息；植物名称信息。（3）各类工程量统计清单根据初步设计阶段BIM模型成果，自动生成根类工程量统计清单，包括根据建筑专业模型生成的面积明细表、水工专业模型生成的各类构筑物材料统计表、场地单位模型生成的挖填方统计表等报表。由于BIM模型富含丰富的属性信息，因此可以非常客观精确地根据模型属性进行分类统计，极大提高了工程概算的精度和速度。5图5根据BIM模型统计的张马泵站各项工程量清单通过模型的快速算量，释放了以往需要长时间人工统计的工作量。此外，泵闸工程不同于建筑项目，其包含了多样化的异形结构，包括泵站流道的结构等，这在以往工程量统计过程中均采用近似方法统计，而BIM技术能够为统计这些异形结构的工程量提供十分准确的数值，极大提高了统计效率和精度，如混凝土算量，与实际浇筑相比，误差仅为1.62%。施工图设计阶段施工图设计是建筑设计的重要阶段，也是最后阶段。该阶段的成果是后续施工中工艺做法。技术措施、材料选取等实施的依据。本工程施工图设计阶段的BIM应用在初步设计模型的的基础上，进一步按照施工图的要求进行深化，使其满足施工图设计阶段模型深度，并整合各专业模型内容，从而进行碰撞检测、三维管线综合、净高优化等应用，多次对施工图设计模型进行优化，为现场施工提供更高质量的依据，主要应用成果有：（1）各专业BIM模型深化结合工程实际情况的基础上，根据《2017上海市建筑信息模型技术应用指南》规定，并参考其他相关专业的BIM标准，在指南原有内容上增加了水工、水机等专业内容的施工图设计阶段的模型深度及交付物要求。根据该要求，各专业在初步设计阶段BIM模型的基础上进行了深化，完成各专业施工图阶段BIM模型的创建。67图6泵室水机、金结及电气施工图BIM模型图7建筑、结构专业施工图BIM模型图8上部建筑电气、给排水、暖通、照明施工图BIM模型图9桥梁主体结构施工图BIM模型表2张马泵站施工图设计阶段各专业模型内容及基本信息要求专业模型内容基本信息建筑建筑构造部件的实际尺寸和位置：非承重墙、门窗（幕墙）、楼梯、阳台、雨篷、台阶、坡道等；主要建筑设备和固定家具的实际尺寸和位置：卫生器具、隔断等主要建筑装饰构件的实际尺寸和位置：栏杆、扶手等。主要构件和设备实际实施过程：施工信息、安装信息等；主要构件和设备产品信息：材料参数、技术参数、生产厂家、出厂编号等。结构主要构件的实际尺寸和位置：基础、结构梁、结构柱、结构板、结构墙、桁架等；其他构件的实际尺寸和位置：楼梯、坡道、排水沟、集水坑等；主要预埋件的近似形状、实际位置。主要构件实际实施过程：施工信息、安装信息、连接信息等；主要构件产品信息：材料参数、技术参数、生产厂家、出厂编号等。水工主要构件的实际尺寸和位置：主要包括泵室、内外河消力池及海漫段各构主要结构构件材料信息；8专业模型内容基本信息件；各构件钢筋位置和尺寸：主要包括泵室底板、侧墙、流道、竖井、内外河消力池、海漫段翼墙等；二次浇注、止水结构及预留孔洞的实际尺寸和位置主要结构构件施工要求；钢筋型号及尺寸。桥梁主要构件的实际尺寸和位置：主要桩、桥台、桥墩、梁、板等；各构件钢筋位置和尺寸：主要包括桥台、桥墩、梁、板等。主要结构构件材料信息；主要结构构件施工要求；钢筋型号及尺寸。水机主泵及辅助设备的精确尺寸和位置：主泵、供水泵、检修泵、渗漏泵、起重机等；各构件之间水管、阀门、传感器位置和尺寸。主要构件精确型号和尺寸；主要构件材料信息：管径、数量、长度、价格等。金结主要设备尺寸、外形、定位：工作闸门、事故闸门、检修闸门、拦污栅、启闭机、清污机、皮带机；辅助设备尺寸、外形、定位：启闭机支架、液压泵站、油管；次要设备的大概尺寸、大致外形、位置：阀组、补油箱、电机等。主要设备产品信息：主要技术参数、材料、规格、型号；设备制造、安装要求。电气主要设备的实际尺寸和位置：开关柜、配电箱、变压器、配电箱、弱电机柜等；其他设备的近似形状、基本尺寸、实际位置：照明灯具、视频监控、报警器、警铃、探测器等；桥架（线槽）的实际尺寸和位置。主要设备和桥架（线槽）实际实施过程：施工信息、安装信息、连接信息等；主要设备、桥架（线槽）和附件产品信息：材料参数、技术参数、生产厂家、出厂编号等；主要设备、桥架（线槽）和附件采购信息：供应9专业模型内容